[논문]CTF-F 구조를 가진 3D NAND Flash Memory에서 Gate Controllability 분석

김범수; 이종원; 강명곤

doi:10.7471/ikeee.2021.25.4.774

CTF-F 구조를 가진 3D NAND Flash Memory에서 Gate Controllability 분석
The Analysis of Gate Controllability in 3D NAND Flash Memory with CTF-F Structure 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.25 no.4, 2021년, pp.774 - 777

김범수 (Dept. of Electronics Engineering, Korea National University of Transportation) , 이종원 (Dept. of Electronics Engineering, Korea National University of Transportation) , 강명곤 (Dept. of Electronics Engineering, Korea National University of Transportation)

초록
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본 논문은 Charge Trap Flash using Ferroelectric(CTF-F) 구조를 가진 3D NAND Flash Memory gate controllability에 대해 분석했다. Ferroelectric 물질인 HfO₂는 polarization 이외에도 high-k 라는 특징을 가진다. 이러한 특징으로 인해 CTF-F 구조에서 gate controllability가 증가하고 Bit Line(BL)에서 on/off 전류특성이 향상된다. Simulation 결과 CTF-F 구조에서 String Select Line(SSL)과 Ground Select Line(GSL)의 채널길이는 100 nm로 기존 CTF 구조에 비해 33% 감소했지만 거의 동일한 off current 특성을 확인했다. 또한 program operation에서 channel에 inversion layer가 더 강하게 형성되어 BL을 통한 전류가 약 2배 증가한 것을 확인했다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we analyzed the gate controllability of 3D NAND Flash Memory with Charge Trap Flash using Ferroelectric (CTF-F) structure. HfO2, a ferroelectric material, has a high-k characteristic besides polarization. Due to these characteristics, gate controllability is increased in CTF-F structure and on/off current characteristics are improved in Bit Line(BL). As a result of the simulation, in the CTF-F structure, the channel length of String Select Line(SSL) and Ground Select Line(GSL) was 100 nm, which was reduced by 33% compared to the conventional CTF structure, but almost the same off-current characteristics were confirmed. In addition, it was confirmed that the inversion layer was formed stronger in the channel during the program operation, and the current through the BL was increased by about 2 times.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Schematic cross section of (a) CTF-F structure and (b) CTF structure used in TCAD simulation. 그림 1. TCAD simulation에 사용된 (a) CTF-F 구조와 (b) CTF 구조의 단면도
표 Table 1. Ferroelectric parameter of HfO₂ in Fig. 1. (a). 표 1. 그림 1. (a)에서 HfO₂의 Ferroelectric parameter
그림 Fig. 2. TCAD simulation results for (a) Id-Vg curve measured after applying 13 V, 3 μs in O/N/F structure, 20 V, 7 μs in O/N/O structure and (b) Log scale. 그림 2. TCAD simulation 결과 (a) O/N/F 구조에서 13 V, 3 μs O/N/O 구조에서 20 V, 7 μs를 인가한 이후 측정한 Id-Vg curve, (b) Log scale
그림 Fig. 3. TCAD simulation results for In (a) O/N/F structure and (b) O/N/O structure, electron density of SSL side during program pulse application. 그림 3. TCAD simulation 결과 (a) O/N/F 구조와 (b) O/N/O 구조에서 program pulse 인가 중 SSL 측의 전자농도
표 Table 2. Trap parameter of nitride in Fig. 1. (a), (b). 표 2. 그림 1. (a), (b)에서 nitride의 trap parameter
표 Table 3. Bias condition used in TCAD simulation. 표 3. TCAD simulation에 사용된 bias condition

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